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紫外線對浮游動物（大型蚤）生長影響之探討 藍崇翰，何聖輝， 許哲綸 中華醫事學院 生物科技研究所 環境生物組 中華民國九十四年十一月二十九日

紫外線對浮游動物（大型蚤）生長影響之探討 藍崇翰，何聖輝， 許哲綸 中華醫事學院 生物科技研究所 環境生物組 中華民國九十四年十一月二十九日. 前言. 臭氧層的破洞 紫外線的暴露危害 紫外線 B 穿透地球的大氣層. 臭氧生成. O2+UV( 波長小於 240nm)→O+O( 產生氧原子 ) O +O2 →O3 ( 生成臭氧 ). 臭氧的破壞. 氯原子破壞臭氧後產生一氧化氯 CI+O3→ClO+O2 一氧化氯和氧原子經下列反應，回復成為氯原子 CIO+O→CI+O2. 電磁輻射光譜. 非游離輻射的種類. 非游離輻射包括 :

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紫外線對浮游動物（大型蚤）生長影響之探討 藍崇翰，何聖輝， 許哲綸 中華醫事學院 生物科技研究所 環境生物組 中華民國九十四年十一月二十九日

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  1. 紫外線對浮游動物（大型蚤）生長影響之探討 藍崇翰，何聖輝，許哲綸 中華醫事學院 生物科技研究所 環境生物組 中華民國九十四年十一月二十九日

  2. 前言 臭氧層的破洞 紫外線的暴露危害 紫外線B穿透地球的大氣層

  3. 臭氧生成 • O2+UV(波長小於240nm)→O+O(產生氧原子) • O +O2 →O3 (生成臭氧)

  4. 臭氧的破壞 氯原子破壞臭氧後產生一氧化氯 • CI+O3→ClO+O2 一氧化氯和氧原子經下列反應，回復成為氯原子 • CIO+O→CI+O2

  5. 電磁輻射光譜

  6. 非游離輻射的種類 • 非游離輻射包括: • 紫外線 (ultraviolet, UV) • 可見光 (visible light) • 紅外線 (infrared, IR) • 雷射 (laser): 包括紫外線、可見光和紅外線三種波段 • 微波 (microwave) • 射頻 (radio frequency)或無線電波 • 非常低頻及極低頻電磁場 (very low frequency and extremely low frequency electric and magnetic fields, VLF and ELF)

  7. Spectral bands for optical radiation

  8. Optical radiation之度量單位 • 光度(irradiance) • the dose rate in photobiology • the radiant flux that crosses a given surface (receiver), divided by the surface area. • W/m2 or mW/cm2 • 輻射暴露(radiant exposure) • the photobiological dose of radiant energy • J/ m2 or mJ/cm2 • 光譜光度(spectral irradiance) • the irradiance within a narrow spectral band. • W/ m3 or W/ m2/nm

  9. 紫外線 (Ultraviolet, UV) • 為非游離輻射中頻率最高的輻射(或能量)的輻射。 • 來源: 主要為太陽光 • 波長範圍: 100 nm ~ 400 nm • 由波長範圍大小，區分為三種紫外線: • UVA (近紫外線) • 波長範圍: 315 nm ~ 400 nm • 可穿透空氣、石英、玻璃和水 • UVB (中紫外線) • 波長範圍: 280 nm ~ 315 nm • 可穿透空氣和石英，但無法穿透玻璃 • UVC (遠紫外線) • 波長範圍: 100 nm ~ 280 nm • 對所有介質的穿透力極低，為大氣的臭氧層吸收，鮮少到達地表。

  10. 人為的紫外線來源 • 水銀燈，日光燈，白熱光源 • 電焊 電弧眼(arc eye) 直視電弧焊接造成角膜炎 • 一些較具 UV 危害性的電焊製程包括: 鋁或鐵合金的氬金屬電弧電焊(argon-shielded gas-metal arc welding, GMAW) 鐵合金的氦鎢電弧電焊(helium-shielded gas tungsten arc welding, GTAW) 。 • 電腦顯示器 • 醫學及牙醫

  11. 人類的影響，包括皮膚癌的發生率增高 • 環境生物的生長也因暴露而受到抑制影響(Donat-Peter et al. , 2003) • 紫外線抑制浮游生物生長，將造成地球整體食物鏈的影響,導致食物的短缺 (Soni and Joshi , 1996)

  12. 目標 本研究在針對於浮游動物對紫外線的暴露 利用紫外殺菌燈作為一種危害因子，對水生生物進行相關的研究探討 建立紫外線暴露危害的影響劑量 -確立紫外線危害 -紫外線暴露危害預測及風險評估

  13. 材料與方法 大型蚤之馴養 實驗綠藻水 紫外燈源管： 可攜式紫外燈源(SPECTROLINE Model ENF-280C, 115V, 60 Hz, .20 AMPS, Spectronic Corp.)兩段式（長波 與短波）燈管（圖1. A）。 直讀式紫外線偵測儀(UVX Radiometer)（圖1. B） 圖1. A) UV Lamp B) UVX Radiometer

  14. 紫外線燈源量測 儀器：光源（氘燈，鹵素燈源）發生器：非游離輻射偵測感應器校正用。光譜分析偵測器（USB2000）光源強度偵測器：包含感應偵測頭，光纖傳輸線，筆記電腦含偵測計量軟體

  15. 紫外線暴露實驗 不同齡期之大型蚤，置入內含30ml水中之量杯（半徑2公分） 紫外燈管距離上方十公分處暴露2.5，1，及0.5分鐘 （短波紫外光UVC） 暴露後將水蚤置於日光照射處靜置每小時觀察 以肉眼觀察水蚤活動力，以撥棒輕撥水面，水蚤不具游動力視為死亡，並於顯微鏡下觀察生態型式之異常現象

  16. 結果與討論 紫外燈源輻射劑量 表2. 紫外燈管(254 nm)距離10公分之輻射值及最大容許暴露時間。

  17. 輻射能量計算 測試杯半徑2公分，依暴露時間不同，距離10公分液面接受之紫外線輻射量，經轉換輻射照射能量(J = W * s)如下： J = 580.59 mW/cm2 * [(3.14) * (2)2 cm2]* (2.5 * 60 sec.) = 1.09 J J = 580.59 mW/cm2 * [(3.14) * (2)2 cm2]* (1.0 * 60 sec.) = 0.44 J J = 580.59 mW/cm2 * [(3.14) * (2)2 cm2]* (0.5 * 60 sec.) = 0.22 J 該輻射劑量為假設此紫外燈源持續照射時，強度不隨時間產生遞減，為一連續光源之輻射所計得之輻射能量。

  18. 表3. 可攜式UV254nm燈管暴露大型蚤不同輻射劑量後存活觀察表

  19. 圖2. 大型蚤第一、二及三齡期於不同劑量UVC暴露後之致死率。

  20. 圖3. 紫外線對大型蚤之劑量反 應曲線。 A）第1齡期 B）第2齡期 C）第3齡期 取暴露後第10，11小時。

  21. 表4. UV 254nm 對大型蚤之LD50

  22. 結 論 • 紫外線C輻射光源對大型蚤暴露後，依暴露劑量強度呈現劑量反應關係之影響。 • 暴露於暴露八小時後，各實驗組陸續死亡。 • 各輻射劑量實驗組（1.09、0.44 Joule及0.22 Joule）對齡期未具有明顯影響 • 大型蚤暴露於低劑量(0.22 Joule)時耐受性較高，而暴露高劑量(1.09 Joule)耐受性降低。 • 僅能選取暴露後第10及11小時之大型蚤存活數據，以統計軟體LD50數值。

  23. 未來研究方向 • 紫外線短波(254nm)對大型蚤暴露更短時間進行觀察。 • 確定時間暴露後，紫外線短波(254nm)對大型蚤暴露距離之觀察，以不同距離如20，30，50公分照射。 • 進行急毒性與慢毒性之劑量推估。 • 以裸腹蚤進行相同實驗，比較不同品種之浮游動物對紫外線之影響。

  24. 進行小球藻紫外線暴露之生長影響探討。 • 進行浮游生物（含植物與動物）對紫外線暴露之生長影響探討。 • 濾食率與紫外線暴露相互影響關係之研究。 • 利用紫外線B輻射光源發射器，進行相關研究，以符合紫外線危害模式之推估。

  25. 敬請指教！

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